(Ảnh: Internet)

Ảnh mô phỏng bề mặt Sao Kim. Bấm vào ảnh để phóng to. (Ảnh: ESA)

Các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA, nơi đặt thiết bị GEER, đã phát triển dự án này trong vòng 5 năm qua. Sau khi khởi động nó lần đầu tiên vào năm 2014, các nhà khoa học đã tiến hành hàng loạt thí nghiệm xác định độ bền, khi phơi lộ đủ loại vật liệu như kim loại, gốm sứ, dây điện, lưới, mạ, và thiết bị điện tử trong môi trường Sao Kim giả lập, để tìm hiểu xem vật liệu nào có thể trụ vững, và vật liệu nào sẽ bị phân hủy thành tro bụi.

 Buồng tái lập GEER của NASA tại Cleveland, Ohio. (Ảnh: NASA)

Mục đích là tìm kiếm các chất liệu phù hợp để chế tạo tàu vũ trụ đổ bộ lên sao Kim, có thể tồn tại nhiều tháng hay nhiều năm, thay vì bị phá hủy gần như ngay lập tức khi vừa tiến nhập bầu khí quyển.

“Một trong những tàu thăm dò sao Kim gần đây nhất là Venerra 13, phóng năm 1982. Nó chỉ tồn tại được trong khoảng 2 tiếng 7 phút. Đây là môi trường có độ ăn mòn cực cao”, Gustavo Costa, chuyên gia về hóa học và vật liệu giải thích.

Thay vì dùng tàu vũ trụ hiện đại đi xuyên qua bầu khí quyển dày đặc của Sao Kim và khám phá môi trường bề mặt hành tinh này, GEER là phương thức tốt nhất hiện nay để tìm hiểu xem chuyện gì đang thực sự diễn ra ở đó.

“Môi trường ở đó giống như địa ngục trên Trái đất vậy, vô cùng khắc nghiệt”, Costa nói.

Sao Kim chính là người anh em song sinh đầy chết chóc của Trái Đất

Màu sắc thực của sao Kim (Ảnh: NASA)

Là hành tinh thứ hai tính từ Mặt Trời, sao Kim từng có, và hiện vẫn có rất nhiều điểm tương đồng với Trái Đất.

Sao Kim có thành phần chủ yếu là đá, có khối lượng bằng 82%, và trọng lực bề mặt bằng 90% so với Trái Đất. Nó cũng có một bầu khí quyển bền, ổn định và có quỹ đạo trong “vùng có thể tồn tại sự sống” của Mặt Trời (nơi nước có thể tồn tại ở thể lỏng). Một số nhà nghiên cứu cho rằng hành tinh này từng chứa các đại dương ấm áp nhưng nông, cho phép sự sống sinh sôi và phát triển trong khoảng 2 tỉ năm.

Nhưng rồi nước bốc hơi, lượng khí CO2 bắt đầu tích tụ tràn ngập bầu khí quyển, dẫn tới hiện tượng ấm lên toàn cầu với tốc độ không phanh, và thế giới này trở thành một “hỏa lò”.

Buồng GEER trong trạng thái mở. (Ảnh: NASA)

Tóm lại, Sao Kim là chốn không thân thiện nhất để ghé thăm trong Hệ Mặt trời, nhưng đồng thời là một đối tượng nghiên cứu quan trọng giúp các nhà khoa học hiểu hơn về Trái Đất.

Chúng ta biết được điều này nhờ gần hai chục sứ mệnh không gian thành công đến đây, bao gồm tám tàu thăm dò bay quanh hành tinh này và 10 tàu đổ bộ, mà hầu hết được phóng bởi Liên Xô.

Dữ liệu gửi về từ các tàu thăm dò này cho thấy môi trường bề mặt sao Kim có tới 97% là khí CO2, tức khoảng 100 lần dày đặc hơn so với bầu khí quyển Trái Đất, tại mức nhiệt khủng khiếp vào khoảng 462 độ C – gấp hai lần nhiệt độ để làm gỗ bén cháy và đủ nóng để làm tan chảy các kim loại như thiếc, chì.

Nhưng hoàn cảnh bề mặt thực sự như thế nào, và điều gì sẽ xảy đến với các chất liệu và tàu vũ trụ dám hạ cánh xuống đó, đây là một câu hỏi vẫn chưa rõ ràng cho tới khi thiết bị mô phỏng giả lập GEER này ra đời.

Bề mặt sao Kim rốt cục như thế nào?

Một bức ảnh màu chụp bề mặt sao Kim từ tàu vũ trụ Venera 13. Ảnh chụp ngày 1/3/1982. (Ảnh: Cơ quan Không gian Xô Viết)

GEER được thiết kế dựa trên tất cả những gì các nhà nghiên cứu đã biết cho tới nay về môi trường bề mặt Sao Kim và tái hiện chúng trong một buồng chứa có thể tích 800 lít. Một máy trộn kết hợp các loại khí đã được biết đến trên Sao Kim và một lò nhiệt siêu mạnh hun nóng chúng.

“Phải mất 2 ngày rưỡi để hun nóng hỗn hợp khí và 5 ngày để chúng tự nguội” Leah Nakley, kỹ sư trưởng của dự án GEER, cho biết.

Costa nói một điều ông nhận ra khi làm việc trong dự án GEER là bầu khí quyển trên bề mặt sao Kim quả thật rất kỳ lạ.

“Khí quyển nơi đây là một hỗn hợp chất lỏng siêu tới hạn, không phải chỉ là khí”, Costa nói.

Chất lỏng siêu tới hạn là một dạng vật chất tồn tại trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao hơn điểm tới hạn. Trong điều kiện này, vật chất có trạng thái đặc biệt, vừa lỏng vừa khí, ví dụ như vừa có thể khuếch tán trong không trung như chất khí, vừa có thể thấm qua vật chất như chất lỏng. Một ví dụ điển hình là loại cà phê đã khử caffein. Khi sử dụng loại cà phê này, bạn sẽ không cảm thấy bồn chồn hay mất ngủ, dù rằng hương vị đặc trưng của cà phê sẽ phần nào bị phai nhạt, vì đã mất caffein trong thành phần của nó. Một cách để khử caffein là rửa sạch hạt cà phê bằng CO2 siêu tới hạn (“chất khí lỏng”?); CO2 siêu tới hạn sẽ thâm nhập vào sâu bên trong hạt cà phê và hòa tan phần lớn lượng caffeine có trong chúng.

Một dây kim loại tiếp xúc với môi trường mô phỏng bề mặt Sao Kim trong buồng chứa GEER của NASA. (Ảnh: NASA)

Điều tương tự có thể xảy đến với các kim loại và thiết bị điện tử, và đây là một thông tin chẳng mấy tốt lành cho các tàu vũ trụ. Vì hỗn hợp chất lỏng siêu tới hạn có thể tùy ý xâm nhập vào bên trong các thiết bị này, phá hủy hoặc chí ít làm rối loạn hoạt động của chúng.

Costa cho biết dạo bước trên bề mặt sao Kim sẽ có cảm giác như đi xuyên qua một lớp khí dày ngang một bể nước, do có áp suất tương đương tại độ sâu 100 mét dưới nước, nhưng lại nóng đến thiêu da bỏng thịt.

Một “làn gió” với tốc độ vài kilomet mỗi giờ sẽ có cảm giác như một cơn sóng nhẹ khẽ đẩy bạn quanh bờ.

“Thật khó để hình dung. Tôi đoán nó giống như đặt bản thân mình vào bên trong một cái nồi áp suất”, ông nói.

Chưa dừng lại ở đó, bầu khí quyển của Sao Kim còn có lượng nhỏ khí hydro florua (HF), hydro clorua (HCl), Hydro sulfua (H2S), và axit sulfuric (H2SO4), tất cả chúng đều là các hóa chất cực kỳ nguy hiểm.

“Thay vì những đám mây chứa hơi nước [như trên Trái Đất], Sao Kim có những đám mây axit sulfuric (H2SO4),” ông nói. “Và bạn phải đối mặt với chúng trước khi có thể tiếp cận bề mặt. Viễn cảnh này thật đáng sợ”.

Các sứ mệnh đến sao Kim trong tương lai

Các giai đoạn đổ bộ dự kiến của tàu DAVINCI lên bề mặt Sao Kim. (Ảnh: NASA)

Nhật Bản hiện là quốc gia duy nhất có một tàu thăm dò sao Kim, mang tên Akatsuki, nhưng đây là tàu thăm dò bay quanh hành tinh này, không phải tàu đổ bộ.

Mỹ, trong khi đó, không triển khai thêm một sứ mệnh nào đến Sao Kim kể từ năm 1989, sau vụ phóng tàu thăm dò Magellan.

Tuy nhiên, NASA hiện đang cân nhắc việc triển khai một tàu thăm dò Sao Kim mới mang tên DAVINCI.

Nếu NASA quyết định chi toàn bộ kinh phí cho sứ mệnh này như một phần của chương trình Discovery – GEER hiện đang được nâng cấp một phần để hỗ trợ nghiên cứu các loại vật liệu phù hợp cho tàu đổ bộ  – nó sẽ đến hành tinh này vào năm 2023. Tàu DAVINCI sẽ “nhảy dù” xuyên qua bầu khí quyển sao Kim trong vòng 63 phút, thu thập các mẫu khí trên hành trình, và chụp những bức ảnh có độ phân giải cao nhất cho tới nay về quang cảnh bề mặt hành tinh này.

Trong quá khứ, các nhà nghiên cứu của NASA cũng từng nghĩ đến việc thả dù các robot tự hành, chạy bằng năng lượng hạt nhân lên Sao Kim. Một sứ mệnh như vậy vẫn khả thi nếu NASA có thể thiết kế các loại pin hạt nhân với hiệu suất cao hơn, bằng cách khắc phục tình trạng thiếu hụt plutonium-238, một vật chất phóng xạ hiếm gặp cần thiết để vận hành các nguồn năng lượng như vậy.

Theo Business Insider

Tôn Kiên biên dịch